TAToo:基于视觉的解剖关节跟踪和骨底部手术的工具
Zhaoshuo Li1, Hongchao Shu2, Ruixing Liang2,3
1Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA. zli122@jhu.edu.
概括
本研究介绍了"解剖和工具追踪器" (TAToo),这是一个新的系统,用于精确的3D手术工具的运动跟踪和在骨底部手术期间仅使用视频的患者解剖学.
科学领域:
- 医学成像和计算机辅助手术.
- 医疗保健中的机器人和机器学习.
背景情况:
- 精确的3D手术工具和患者解剖的运动跟踪对于计算机辅助的骨底部手术至关重要.
- 实时运动估计有助于手术内指导和手术技能的分析.
- 来自手术视频的无标记追踪与临床工作流程保持一致.
研究的目的:
- 从立体显微镜视频开发和验证一个系统,用于从立体显微镜视频中共同追踪患者解剖学和手术工具的3D运动.
- 为了实现无标记,基于视频的运动恢复,以增强外科导航和分析.
主要方法:
- 介绍了"解剖与工具追踪器" (TAToo),这是一个用于关节刚性3D运动追踪的系统.
- 采用了一种代的,端到端可微分优化流程来进行运动估计.
- 纳入了概率公式和对象级的几何约束,以实现强大的跟踪.
主要成果:
- 在模拟和幻影数据上验证了TAToo,在头骨上达到亚毫米准确度,在钻头上达到毫米准确度.
- 下面报告的旋转错误[公式:参见文本].
- 在外科导航环境中展示了TAToo的实用性.
结论:
- 在骨底部外科手术中,TAToo可从视频直接实现手术工具和患者解剖学的同时,无标记的3D跟踪.
- 与现有方法相比,TAToo显示出具有竞争力的性能.
- 未来的工作旨在实现1毫米的临床准确性,用于骨底部的手术应用.
